基于MTK平臺的防盜監(jiān)控報警系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)

 隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們在追求舒適居住環(huán)境的同時，還對自家住所的安全有了更進一步的要求。當主人外出時，監(jiān)控系統(tǒng)作為安防設(shè)施中的重要組成部分起到越來越重要的作用。在本文所介紹的方案中，在具有成熟軟件系統(tǒng)的MTK平臺的基礎(chǔ)上，在MTK芯片的GPIO口掛載傳感器和喇叭，組成一套具有實時性強、性價比高、耗電量小、遇到異常后能自動報警等功能的防盜監(jiān)控報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用MTK系統(tǒng)中現(xiàn)有的資源，研發(fā)周期短，在用戶對監(jiān)控系統(tǒng)的實時性、價格、自防御等方面的要求越來越高的情況下，將目前主要作為手機開發(fā)平臺的MTK系統(tǒng)引入到安防等領(lǐng)域。

　　1  MTK系統(tǒng)介紹

　　1.1  MTK硬件平臺

　　MTK是聯(lián)發(fā)科技股份有限公司的簡稱，全稱為MediaTek。MTK手機系統(tǒng)是目前國內(nèi)手機設(shè)計、制造商使用的最多的一個完整的手機產(chǎn)品解決方案，其高性價比和可二次開發(fā)的特性倍受手機制造商的青睞。本方案選擇MT6225為核心芯片，它內(nèi)部集成了ARM7核和DSP核，通過MT6225的GPIO(General Purpose Input Output，通用輸入輸出口）可進行外部設(shè)備的擴展。MTK6225憑借優(yōu)越的無線通信特性和成熟的軟硬件系統(tǒng)，成為目前使用最廣泛、最穩(wěn)定、最成熟的手機開發(fā)平臺。

　　1.2  MTK軟件系統(tǒng)

　　MTK提供了一整套功能強大、穩(wěn)定可靠的軟件平臺，熟悉并熟練地應用其用C語言編寫的軟件系統(tǒng)，便能利用MTK軟件系統(tǒng)可進行二次開發(fā)的特性，將MTK平臺應用于除手機開發(fā)以外的安防、生產(chǎn)等領(lǐng)域。

　　1.2.1  MTK操作系統(tǒng)

　　MTK采用Nucleus實時搶先式多任務操作系統(tǒng)，在其上有一個KAL(Kernel Abstraction Layer)OS層。它作為MTK軟件和Nucleus操作系統(tǒng)的接口層，主要為任務提供各種系統(tǒng)服務（如定時器、隊列、內(nèi)存管理和事件等）。

　　1.2.2  基本軟件構(gòu)架

　　Nucleus操作系統(tǒng)的上面是整個MTK系統(tǒng)的軟件構(gòu)架，它主要由RMI(Remote MMI)、MMI(Man Machine Interface)、L4(Layer 4)、Drivers和PS/L1(Protocol Stack/Layer 1)幾部分構(gòu)成。MTK軟件構(gòu)架用到了層的概念，它將各功能模塊分為不同的層，每個層具有各自的功能特性。MMI作為MTK系統(tǒng)可二次開發(fā)的核心部分， FrameWork (框架層)、MMI和L4層的通信、Application (應用層)、UI Layer (UI層)這4個主要部分組成了MMI的整體構(gòu)架。

　　2  系統(tǒng)方案的功能描述和整體框架

　　將傳感器掛載在MTK系統(tǒng)的核心芯片MT6225的GPIO口上，通過定時查詢GPIO口的狀態(tài)來檢測傳感器的輸出信號。一旦MTK系統(tǒng)檢測到傳感器輸出信號，MTK平臺在啟動錄像程序錄制視頻，并驅(qū)動喇叭發(fā)出刺耳的聲音，在驅(qū)逐小偷和進行報警的同時，通過自動短信的方式發(fā)送信號給主人。通過MTK平臺拍攝并存儲在MTK系統(tǒng)的存儲卡中的視頻，就可以很方便地找到有力的證據(jù)?；贛TK平臺的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

圖1  基于MTK平臺的防盜監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架[!--empirenews.page--]

　　3  傳感器和喇叭

　　3.1  傳感器

　　傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應關(guān)系的電量輸出器件或裝置，其本質(zhì)是非電系統(tǒng)與電系統(tǒng)之間的接口。作為為防盜設(shè)備提供信息的傳感器，應選擇物理型傳感器中具有壓電效應的壓電式傳感器，將其安裝在家庭的大門、窗戶等地方，當有盜賊進入時傳感器將壓力、機械沖擊和振動等物理信號轉(zhuǎn)換成電信號。

　　3.2  喇叭

　　喇叭又名揚聲器，是將電能轉(zhuǎn)換成聲音的轉(zhuǎn)換設(shè)備，當不同的電子能量傳至線圈時，線圈產(chǎn)生一種能量與磁鐵的磁場互動，這種互動會造成紙盤振動。因為電子能量隨時變化，喇叭的線圈會往前或往后運動，因此喇叭的紙盤就會跟著運動，這些動作使空氣的疏密程度產(chǎn)生變化從而產(chǎn)生聲音。

　　作為功率器件，只需在喇叭后面引出的兩個接頭對應地接上正負極，只要電壓達到一定的量值，便能發(fā)出高分貝刺耳的聲音。本方案選擇喇叭作為驅(qū)逐盜賊和報警的裝置。將喇叭的正極接上電源，負極接到MTK平臺相應的GPIO口，當MTK平臺接收到傳感器產(chǎn)生的信號時，MTK平臺便將該GPIO口拉低，此時就喇叭就可以正常工作了。

　　4  MTK定時器、錄像和短信功能

　　4.1  MTK定時器

　　定時器事件是在指定的時間或時間間隔內(nèi)反復觸發(fā)指定的事件，這個指定的事件是通過一個注冊的功能函數(shù)來實現(xiàn)的。在MTK平臺中，操作定時器的具體流程如下：

　?、?在定義定時器ID的頭文件TimerEvents.h中的MMI_TIMER_IDS枚舉類型中定義一個自己的TimerID，實驗中定義的ID為MY_TIMER_ID。

　?、?使用函數(shù)StartTimer(U16 TimerID,U16 delay,FuncPtr funcPtr)啟動一個定時器，其中TimerID為時鐘ID，delay為時間間隔，funcPtr為該定時器事件的回調(diào)函數(shù)。StartTimer一經(jīng)執(zhí)行，當達到時間間隔delay時，系統(tǒng)就會通知執(zhí)行funcPtr。試驗中啟動定時器如下：

　　StartTimer(MY_TIMER_ID,1000,capture_and_send_message)

　　其中，1000為根據(jù)MT6225芯片的工作頻率而設(shè)定的定時掃描GPIO口的時間，在MT6225中1000即1 s的定時。函數(shù)capture_and_send_message為作者編寫的錄像和發(fā)送信息給主人的函數(shù)。

　?、?每當退出程序時，通過調(diào)用StopTimer(U16 TimerID)來停止TimerID所對應的定時器事件。實驗中調(diào)用情況為StopTimer(MY_TIMER_ID)。

　　4.2  MTK錄像功能

　　作為手機開發(fā)平臺，MTK系統(tǒng)具有和普通手機一樣的功能，錄像作為目前手機多媒體功能的重要組成部分，利用該功能便能采集到需要的重要證據(jù)。MTK平臺接收到傳感器產(chǎn)生的信號后，啟動定時器，只需要調(diào)用已初始化好的初始化函數(shù)和錄像的函數(shù)，便開啟錄像的功能。

　　4.3  MTK短信功能

　　短信功能同樣作為MTK軟件系統(tǒng)中的重要組成部分，在該監(jiān)控系統(tǒng)報警的同時通過短信通知主人，不僅阻止了不利情況的進一步發(fā)展，還能即時提交證據(jù)。MTK本身具有短信通信功能模塊，修改軟件系統(tǒng)，通過設(shè)置固定的號碼，發(fā)生異常情況時MTK系統(tǒng)便會自動發(fā)送信息給該號碼。

　　5  試驗過程及結(jié)果

　　通過給MTK芯片的GPIO0高電平模擬傳感器產(chǎn)生的信號，將蜂鳴器的正極接MTK芯片的電源，負極接到GPIO43。MTK系統(tǒng)通過定時查詢的方式每隔1 s就檢查GPIO0的狀態(tài)。當MTK系統(tǒng)檢查到GPIO0端口的狀態(tài)為高電平時，MTK系統(tǒng)停止查詢GPIO口，同時啟動錄像程序，通過程序設(shè)置在錄像一定時間后停止錄像且將拍攝的視頻文件保存到MTK系統(tǒng)的本地存儲卡中，并在給 GPIO43低電平以驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出響聲的同時，發(fā)送信息通知主人。實驗結(jié)果表明，該方案切實可行，具有良好的開發(fā)前景。

　　結(jié)語

　　MTK系統(tǒng)提供現(xiàn)成的軟硬件平臺，將本屬于手機開發(fā)領(lǐng)域的MTK系統(tǒng)引入安防和生產(chǎn)等領(lǐng)域并作為控制核心，既降低了開發(fā)難度，又避免了監(jiān)控系統(tǒng)中常用的主控單元（如ARM、FPGA等）高昂的價格。MTK的更多功能開發(fā)，還有待MTK工程師們將其應用于除手機外的其他領(lǐng)域。